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土工格室作为一种立体的加筋材料,与格室内填料相互作用,共同工作,形成一个具有相当大的抗弯、抗拉和抗剪强度的复合整体。在工程上,这一复合体可视为柔性的筏板基础,能使地基破坏向深层发展,从而提高地基承载力。无格室地基在一定长度的均布荷载作用下,地基浅层软土直接受到剪切作用,在基底形成主动区,在主动区下方两侧形成塑性过渡区,并使基础两侧发生隆起破坏,形成被动破坏区。由于软土的抗剪强度低,故达到这一破坏状态的极限荷载值较低。而对于有格室地基,由于土工格室垫层具有很强的抗剪能力,改善了浅层软土的应力状态,故地基的剪切破坏面向深层发展,达到临界破坏状态所需要的极限荷载较高。由于垫层填料采用内摩擦角较大的粗骨料且压实程度较高,故能有效扩散上部路堤荷载,减小作用下卧软土层面的附加应力,改善浅层软土的应力状态,均话应力分布,从而减少沉降和不均匀沉降,达到加固软基的目的。
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也就是说,载荷一旦作用于路基,在载荷的下方就会形成起契状的主动区域,它又通过过渡区域进行挤压,从而使被动区域发生隆起。也就是说,通过沿滑移线的剪切力和移动主动、过渡、被动三个区域的力决定了地基的承载能力。不仅在沙基地上可以十分明显的体会到以上原理的真实过程,在软基公路上也会找到这种的样板,只不过其形成的速率较之在砂上的变化慢些罢了。即使较好的路基材料也仍然无法避免其横向移动。一般的高速公路路基都高出地面好几米,吸水翻浆不太容易,但长期沉降依然存在。究其原因,雨水渗透、材料流失、基地下沉是其中部分原因,路基路面在车轮荷载长期碾压、振动力的作用下,材料向路基断面两侧横向位移不可否认是另外一个十分重要的原因。以我省各地各级公路为例,都有在该路的主行车道上可以明显感觉到路面已经被压出了一条“S”型沟状带。部分高速公路也不例外,汽车行驶在行车道上的颠簸明显强烈于行驶在超车带上的感觉,在道桥连接段尤为明显(俗称“桥头跳车”)。这种沟状路基沉降就是路基材料横向滑移的典型。
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